虛擬電廠可解“燃眉之急”？

◎ 文 《法人》特約撰稿 畢競悅

入夏以來，全國多地連續出現高溫。經濟復蘇疊加高溫天氣，導致我國用電負荷增長較快，虛擬電廠頻頻進入公眾視野。今年以來，國家發展改革委等部門印發《“十四五”現代能源體系規劃》以及天津、北京、上海等10余省份相繼發布“十四五”能源電力發展規劃及碳達峰實施方案，均對發展虛擬電廠提出明確要求。

8月1日，在2022年中國智能網聯汽車大會現場，中國科學院歐陽明高院士預測：2040年，中國將擁有3億輛電動車。如果每輛車65度電，車上可裝電為200億度，如此儲能規模讓虛擬電廠成為可能。

虛擬電廠的法律界定

所謂虛擬電廠 (Virtual Power Plant ,簡稱VPP)，是通過先進信息通信技術和軟件系統，實現DG（即distributed generator，分布式電源）、儲能系統、可控負荷、電動汽車等DER（即Distributed Energy Resource，分布式能源資源）的聚合和協調優化，作為一個特殊電廠參與電力市場和電網運行的電源協調管理系統。

中國電力企業聯合會常務副理事長楊昆曾表示，虛擬電廠并不是個發電廠，而是一套能源管理系統。它安裝在工廠等用電大戶的控制終端，把可中斷的如空調、照明等負荷納入控制序列，在不影響企業正常生產的情況下，通過精準控制達到供需平衡。

電廠中涉及的電力資源往往容量小、地域分散、波動大而無法直接提供系統性的電力服務。于是，虛擬電廠通過把分布式電源整合起來，以使它們能夠參與電力市場。

隨著可再生能源在電力系統中的滲透日益普及，歐洲制定了相關法律。雖然尚未明確提出虛擬電廠的概念，但大體相當于歐洲法律中的“聚合器（aggregators）”概念。2012年，“聚合器”首次被歐洲法律定義為負荷管理的服務提供商。2019年，歐洲清潔能源一攬子計劃被視為對虛擬電廠的實質性推動，其中關于內部電力市場共同規則的法規和指令更精確地界定了聚合器概念，并列明了聚合器參與能源市場的不同機會。

根據歐洲《關于內部電力市場共同規則的法規》，聚合器可以參與所有平衡市場并提供相應服務。尤其重要的是，上述指令要求，各成員國確保輸電系統運營者（TSO）和配電系統運營者（DSO）在采購輔助服務時，以非歧視性的方式對待需求響應的聚合器。

2001年起，德國、英國、西班牙、法國、丹麥等歐洲國家開始興起以集成中小型分布式發電單元為主要目標的虛擬發電廠研究項目；同期，北美推進相同內涵的“電力需求響應”；澳大利亞、日本等亞太國家近年來也逐步加入虛擬電廠研究、部署行列。

當前，德國的相關法規為虛擬電廠參與電力市場提供了足夠的自由。德國聯邦網絡機構（BNetzA）在2016年提出了一個“聚合器模型”，并發起利益相關者與相關市場行為者討論該提案，最終形成了一個行業指導方針，其中包括對聚合器市場地位的界定。聚合器被授權將各種分布式電源（DER，如可再生能源電廠、柔性負荷、儲能等）捆綁在一個池中，池中的分布式電源都可以參與批發市場和平衡服務。這一舉措能夠大幅擴大業務池的規模，同時降低交易成本。2021年7月，德國能源法律正式界定了聚合器的市場地位、市場機會和市場義務。

國內首家虛擬電廠來了

虛擬電廠作為中國資本市場剛剛興起的概念，其原理并不復雜。由于風能和光伏在電力系統中的高滲透率給電網運營和電力市場供需平衡帶來重大挑戰，隨著總電力需求和峰值需求的大幅增長，電力系統的靈活性將受到考驗。虛擬電廠或許成為主要解決方案。作為新生事物，虛擬電廠的法律規制依然闕如，這將阻礙虛擬電廠的發展，亟待建立相關法律框架，完善制度機制。

我國相關政策規定將虛擬電廠視為一個聚合器，主要包括“負荷類”和“源網荷儲一體化”兩類。“負荷類”虛擬電廠指虛擬電廠運營商聚合其綁定的具備負荷調節能力的市場化電力用戶（包括電動汽車、可調節負荷、 可中斷負荷等），作為一個整體（呈現為負荷狀態）組建成虛擬電廠，對外提供負荷側靈活響應調節服務。“源網荷儲一體化”虛擬電廠指列入“源網荷儲一體化”試點項目，建成后新能源、用戶及配套儲能項目通過虛擬電廠一體化聚合，作為獨立市場主體參與電力市場，原則上不占用系統調峰能力，具備自主調峰、調節能力，并可以為公共電網提供調節服務。2022年，《國家發展改革委 國家能源局關于完善能源綠色低碳轉型體制機制和政策措施的意見》支持虛擬電廠運營商參與電力市場交易和系統運行調節。

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然而，我國電力法規定，一個供電營業區內只設立一個供電營業機構。按照這一規定，不允許發電廠和用戶之間達成供電協議。這一點，在 《電力供應與使用條例》第二十條中體現得更加明顯：非經供電企業委托，任何單位不得擅自向外供電。

與此同時，電力用戶也受到制約。擅自供電被認為是危害供電用電安全、擾亂正常供電用電秩序的行為，被法律明確禁止。由此可見，虛擬電廠的經營權與現有法律存在沖突。虛擬電廠需要在電力市場化的環境下運行，需要拆分傳統的、垂直一體化的電力系統，使發電、輸電、配電和供電系統相分離，大量的電力份額可在批發市場上進行交易，這是虛擬電廠成功運作的重要前提。

近日，深圳虛擬電廠管理中心成立，這是國內首家虛擬電廠管理中心，標志著深圳虛擬電廠邁入快速發展新階段。據悉，深圳虛擬電廠已接入分布式儲能、數據中心、充電站、地鐵等類型負荷聚合商14家，接入容量達87萬千瓦，接近一座大型煤電廠的裝機容量。

虛擬電廠的合同體系

虛擬電廠對分布式電源進行聚合，并以虛擬電廠作為市場參與主體，參與電力市場交易。其首先涉及一系列合同約束，交易各方包括分布式電源、聚合平臺、輸電系統運營者、配電系統運營者以及電力用戶，交易標的為電力。由于電力具有高度可轉化性，通過一次能源轉化而來，能夠被其他能源形式加以利用，因此可以將電力看作服務，有利于在市場條件下進行交易和規制。

電力市場主要包括兩種合同形式：物理合同和差價合約。對電力物理合同來說，達成交易的電量需要物理執行，即合同簽訂了多少電量，雙方應供／用這些電量。而對于差價合約來說，其內容僅作為結算依據，對電量并無物理執行要求，因此可作為風險規避的手段。

電力物理合同指售電方與購電方簽訂的，約定進行具體電量電價交割的合約，其主要分為固定合同及靈活電力遠期合同。固定合同對雙方進行交易的時間、電量及價格進行約定，在實際交割時按合同固定條款執行。靈活電力遠期合同相較于固定合同來說，具有一定的靈活性，交易雙方可根據自身需求，靈活制定合同交割計劃，此類電力雙邊物理合同在虛擬電廠中采用較多。

未來電力市場發展中，現貨市場將成為調配市場資源的重要方式，由于現貨市場極為靈活的報價方式和超短期的結算節點，其市場出清電價將為市場主體帶來較大的價格波動風險。為了規避現貨市場風險，中長期電力差價合約應運而生。差價合約其金融結算的特性為虛擬電廠創造了更大利潤空間。通過差價合約，中長期市場與現貨市場得以建立價格聯系，并通過風險規避實現良好的關聯結合。以此，既平穩了市場運行，又加強了市場主體的參與意愿，進一步提高了市場的資源優化配置功能。

虛擬電廠的市場參與

可中斷負荷作為需求響應的典型方式，通過對消費者的激勵促使其在系統高峰時期、系統備用不足或事故等緊急狀態下主動中斷或削減負荷。在電力市場環境下，市場主體之間地位平等，電力公司不再通過行政強制手段執行負荷中斷。可中斷負荷資源需要通過系統運營者（ISO）或電力公司與消費者簽訂可中斷負荷協議才能獲得，其很大程度上將取決于消費者的意愿和行為。

虛擬電廠擁有協調控制技術、智能計量技術和信息通信技術，可以更好地實現計量與實時結算，并識別可中斷負荷資源不同程度的可靠獲取性，切實反映于獲取該資源的價值中。針對電力公司與消費者之間信息不對稱情況可能造成可中斷負荷實施低效問題，運用區塊鏈技術的可中斷負荷協議可激勵消費者自愿披露真實信息，建立信任機制，以提高可中斷負荷實施的效率。 未來的法律規制，應著眼于通過放寬條件來增加作為消費者的電力提供者數量，以此強化市場競爭。

隨著發電、用電市場規模的增大，電網阻塞出現的機會也增大。因此，如何進行配電網阻塞管理，對實現虛擬電廠的安全經濟運行至關重要。同時，由于虛擬電廠能夠聚合配電網側各分布式電源，并提供快速響應的輔助服務，因此可以利用虛擬電廠更好地解決配電網阻塞問題。

虛擬電廠屬于一種電力聯營體，即電力池（pool）模式。電力供需雙方交易的全部電量及其電價都由現貨市場競爭確定，發電方競爭獲取發電上網的權利，但不為特定消費者發電；電力消費者也僅在電力池，而不是從特定發電方那里購電。傳統的阻塞調度是通過調度發電機出力，即改變發電方交易量來消除阻塞，剛性負荷無論阻塞導致的價格多高都要無條件接受，消除阻塞就是要削減阻塞送端的“限下”機組出力，在阻塞受端增加“限上”機組的出力。而在虛擬電廠環境下，可以將電力交易從純粹的物理交易延伸到金融交易，并可基于大數據進行精準預測，從而使得電力市場特殊物理交易變得更加靈活。

在此，可引入發電負荷期權以分散風險，即阻塞時必須削減的發電量可以通過期權進行風險分散，將部分輸電權轉售給其他負荷。與發電競價上網不同的是，發電負荷期權報價是以阻塞管理為目的，應該對它的使用有所限制。如果放任市場參與者對于這種期權容量自由報價，則有可能使得負荷消費者進行市場投機，擾亂正常的電力上網報價交易。期權交易過程中期權容量應該匹配于可中斷負荷的容量，也就是期權交易容量應該在可中斷負荷容量范圍內，如果超出可中斷負荷的容量即會導致此類負荷在開始交易形成報價時出現投機行為。

電力系統轉型對能源轉型至關重要，虛擬電廠方興未艾，其法律機制的構建和完善將推動可再生能源發展，進而促進中國經濟社會發展。